Partialvolumeneffekt
Englisch: partial volume effect, partial volume artifact
Definition
Der Partialvolumeneffekt ist ein Artefakt in der medizinischen Bildgebung, das entsteht, wenn innerhalb eines einzelnen Voxels mehrere unterschiedliche Gewebe oder Materialien enthalten sind. Das gemessene Signal entspricht dann einem Mittelwert der physikalischen Eigenschaften dieser Gewebe (z.B. CT-Zahl oder Signalintensität).
Hintergrund
Bildgebende Verfahren wie die Computertomographie (CT) oder die Magnetresonanztomographie (MRT) besitzen eine begrenzte räumliche Auflösung. Die Bildinformationen werden in diskreten Volumenelementen (Voxel) gespeichert. Enthält ein Voxel mehrere Gewebetypen, wird das gemessene Signal aus den Beiträgen aller enthaltenen Gewebe gemittelt. Dadurch entspricht der dargestellte Wert nicht mehr exakt einem einzelnen Gewebe, sondern einem gewichteten Mittelwert der beteiligten Materialien.
Ursachen
Die Hauptursachen des Partialvolumeneffekts sind:
- begrenzte Ortsauflösung des Bildgebungssystems
- große Voxelgrößen (z.B. große Schichtdicke)
- kleine Strukturen im Vergleich zur Voxelgröße
- schräg zur Schicht orientierte Grenzflächen zwischen Geweben
Auswirkungen
Der Partialvolumeneffekt kann verschiedene Bildveränderungen verursachen:
- verminderte Kantenschärfe zwischen unterschiedlichen Geweben
- verminderter Kontrast zwischen benachbarten Strukturen
- Fehlbestimmung von CT-Zahlen oder Signalintensitäten
Dadurch können insbesondere kleine Läsionen übersehen oder falsch charakterisiert werden. Auch quantitative Messungen, etwa von Tumorvolumen oder Gefäßdurchmesser, können beeinflusst werden.
Gegenmaßnahmen
Der Partialvolumeneffekt lässt sich vor allem durch Verbesserung der räumlichen Auflösung reduzieren, beispielsweise durch:
- kleinere Voxel
- dünnere Schichtdicken
- höhere Bildmatrix
- hochauflösende Rekonstruktionsverfahren
Bei der Befundung kann der Effekt außerdem durch multiplanare Rekonstruktionen (MPR) oder dünnschichtige Rekonstruktionen besser beurteilt werden.